Pesquisadores no Japão desenvolveram uma forma inovadora de transformar uma substância química produzida pelas células cancerígenas em uma arma contra elas. Em vez de distribuir medicamentos tóxicos por todo o corpo, a sua abordagem experimental utiliza monóxido de carbono libertado pelas células cancerígenas para fabricar compostos anticancerígenos diretamente dentro das próprias células.
A pesquisa, liderada por Katsunori Tanaka do RIKEN Pioneering Research Institute (PRI) no Japão, foi publicada em Comunicações da Natureza. Em experiências de laboratório, a equipa demonstrou que um composto especialmente concebido poderia desencadear a produção de medicamentos dentro das células cancerígenas sem gerar as mesmas substâncias tóxicas nas células saudáveis. Embora a técnica ainda esteja em um estágio inicial, ela poderá eventualmente fornecer uma maneira de atacar tumores e, ao mesmo tempo, reduzir os efeitos colaterais prejudiciais associados aos tratamentos convencionais de câncer.
Virando o próprio gás tóxico do câncer contra ele
Um dos maiores desafios no tratamento do câncer é destruir as células malignas sem danificar os tecidos saudáveis. A quimioterapia tradicional pode causar efeitos secundários graves porque os seus efeitos tóxicos nem sempre se limitam aos tumores. Tanaka e outros pesquisadores estão investigando estratégias mais seletivas que poderiam tornar os tratamentos contra o câncer mais seguros.
O seu objectivo a longo prazo é substituir a entrega directa de medicamentos tóxicos por compostos relativamente inofensivos que se tornam activos apenas após entrarem nas células cancerígenas. Esses compostos utilizariam substâncias já presentes no interior dos tumores para gerar medicamentos terapêuticos exatamente onde são necessários.
O monóxido de carbono oferece uma oportunidade intrigante para esta abordagem. Embora seja mais conhecido como um gás venenoso produzido por fontes como motores a gasolina, o monóxido de carbono também é gerado naturalmente por muitos tipos de células cancerígenas. Como os tumores podem produzir quantidades anormalmente elevadas do gás, ele pode servir como um marcador biológico útil para identificar células cancerígenas, desde que possa ser detectado.
Cientistas do Laboratório de Química Sintética Biofuncional da RIKEN investigaram se poderiam explorar essa diferença. A estratégia deles envolvia a introdução de um catalisador metálico nas células e o uso do excesso de monóxido de carbono nas células cancerígenas para conduzir uma reação química que produzisse um composto tóxico. Em princípio, a reação ocorreria principalmente nas células cancerígenas, onde há quantidade suficiente de monóxido de carbono, poupando as células normais.
Protegendo o catalisador dentro das células cancerígenas
Para fazer o sistema funcionar, os pesquisadores recorreram a uma classe de compostos conhecidos como palladaciclos. Esses compostos contendo metal podem reagir com o monóxido de carbono para produzir uma molécula orgânica chamada fenantridinona. Certos derivados da fenantridinona são tóxicos para as células e já foram incorporados em medicamentos anticâncer.
No entanto, houve um grande obstáculo. Quando os palladaciclos são introduzidos diretamente nas células, substâncias como a glutationa desativam rapidamente seu catalisador central de paládio. Sem um catalisador ativo, a reação não pode produzir o fármaco desejado.
A equipe de Tanaka abordou esse problema com base em seu trabalho anterior usando catalisadores metálicos para realizar reações químicas em sistemas vivos. Os pesquisadores incluíram um paladaciclo dentro da albumina, uma proteína comumente encontrada no sangue. Este transportador proteico protetor permite que o complexo viaje pela corrente sanguínea enquanto protege o catalisador de paládio de substâncias que, de outra forma, o desativariam após entrar nas células.
Testes laboratoriais revelam produção seletiva de medicamentos
Os cientistas avaliaram seu sistema por meio de uma série de experimentos. Eles começaram testando diferentes palladaciclos para identificar qual deles poderia gerar a maior quantidade de fenantridinona.
Em seguida, eles expuseram células humanas cultivadas de câncer de fígado, colo do útero, mama e pulmão à albumina e ao complexo paladaciclo por 48 horas. Eles também testaram o composto em uma linha celular não cancerosa para determinar se a mesma reação química ocorreria em células saudáveis.
Após 48 horas, os investigadores detectaram fenantridinona nas linhas celulares cancerígenas, mas não nas células normais. As descobertas indicaram que o transportador de albumina protegeu com sucesso o catalisador da glutationa e que a reação química ocorreu seletivamente nas células cancerígenas nas condições testadas.
A equipe então refinou o sistema para que o composto recém-formado pudesse se separar do transportador e se mover livremente pela célula. Modificações adicionais permitiram que a reação gerasse um derivado de fenantridinona particularmente tóxico, já utilizado em medicamentos anticâncer.
Quando os pesquisadores introduziram esse sistema modificado em culturas de células cancerígenas do fígado, eles observaram a formação do composto anticancerígeno dentro das células. Posteriormente, as células mostraram sinais de danos causados pela droga tóxica, fornecendo provas de que a abordagem poderia gerar uma substância que combate o câncer diretamente no alvo pretendido.
Por que a droga experimental não se formou no sangue
Uma importante preocupação de segurança envolvia o monóxido de carbono já presente na corrente sanguínea. Se esse gás desencadeasse a reação química antes que o composto atingisse as células cancerígenas, a droga resultante poderia danificar as células sanguíneas em vez do alvo pretendido.
Felizmente, os testes laboratoriais mostraram que a droga tóxica não foi produzida no sangue. Os pesquisadores acreditam que isso ocorre porque o monóxido de carbono na corrente sanguínea está em grande parte ligado à hemoglobina, a proteína responsável pelo transporte de oxigênio. Nesta forma ligada, o gás parece não estar disponível para a reação necessária para fabricar o medicamento.
A descoberta sugere que o sistema pode ser capaz de viajar através do sangue sem gerar prematuramente substâncias nocivas, embora sejam necessários mais estudos para estabelecer a sua segurança em organismos vivos.
“Este trabalho representa um importante avanço na terapêutica vivo química sintética”, diz Tanaka. “Em nossa estratégia terapêutica, moléculas naturalmente presentes ou geradas no corpo – incluindo metabólitos associados a doenças – são usadas como matérias-primas químicas endógenas para sintetizar moléculas terapêuticas diretamente no local da doença.”
Os pesquisadores agora planejam ir além das células cultivadas e testar a abordagem em modelos animais. Se futuras experiências forem bem-sucedidas, a tecnologia poderá ajudar a estabelecer uma nova classe de tratamentos contra o cancro que explorem a química dos tumores para produzir medicamentos diretamente no local da doença, limitando potencialmente os danos nos tecidos saudáveis.
Fonte: ScienceDaily
